高考物理強檔 知識歸納（基本的力和運動）教案 滬科版

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高考物理知識歸納（一）

--基本的力和運動

Io力的種類：（13個性質(zhì)力）這些性質(zhì)力是受力分析不可少的“受力分析的基礎(chǔ)”

重力：G=mg（g隨高度、緯度、不同星球上不同）

彈簧的彈力：F二Kx

滑動摩擦力：F滑3A

靜摩擦力：o<f?<￡L/

zzzzz/////zzzzzzz/TZ

萬有引力：尸引=G巴詈

電場力：戶電=qE=q—

（1

庫侖力：后K華（真空中、點電荷）

r

磁場力：（1）、安培力：磁場對電流的作用力。公式：F=BIL（BID方向:左手定則

（2）、洛侖茲力：磁場對運動電荷的作用力。公式：f=BqV（B1V）方向:左手定

則

分子力：分子間的引力和斥力同時存在,都隨距離的增大而減小,隨距離的減小而增大,但斥力

變化得快。

核力：只有相鄰的核子之間才有核力，是一種短程強力。

Iio運動分類；（各種運動產(chǎn)生的力學和運動學條件及運動規(guī)律）是高中物理的重點、難點

①勻速直線運動F合=0VDWO

②勻變速直線運動：初速為零，初速不為零，

③勻變速直、曲線運動（決于F合與V。的方向關(guān)系）但F合二恒力

④只受重力作用下的幾種運動：自由落體，豎直下拋，豎直上拋，平拋，斜拋等

⑤圓周運動：豎直平面內(nèi)的圓周運動（最低點和最高點）；勻速圓周運動（關(guān)鍵搞清楚是向心力

的來源）

⑥簡諧運動：單擺運動，彈簧振子；

⑦波動及共振；分子熱運動；

⑧類平拋運動；

⑨帶電粒在電場力作用下的運動情況；帶電粒子在作用下的勻速圓周運動

DL物理解題的依據(jù)：（1）力的公式

（2）各物理量的定義

（3）各種運動規(guī)律的公式

（4）物理中的定理、定律及數(shù)學幾何關(guān)系

IV兒類物理基礎(chǔ)知識要點：

凡是性質(zhì)力要知：施力物體和受力物體；

對于位移、速度、加速度、動量、動能要知參照物；

狀態(tài)量要摘清那一個時刻（或那個位置）的物理量：

過程量要搞清那段時間或那個位侈或那個過程發(fā)生的：（如沖量、功等）

如何判斷物體作直、曲線運動；如何判斷加減速運動；如何判斷超重、失重現(xiàn)象。

Vo知識分類舉要

1.力的合成與分解：求％、F2兩個共點力的合力的公式:

F=折+工2+2"/3夕F尸

合力的方向與R成a角：

居sin。Fi

tana=------------

F,+7scos。

注意：（1）力的合成和分解都均遵從平行四邊行法則。

（2）兩個力的合力范圍：IFL&\<Fs+F2

（3）合力大小可以大于分力、也可以小于分力、也可以等于分力。

2.共點力作用下物體的平衡條件：靜止或勻速直線運動的物體，所受合外力為零。

加=0或即=o27\=0

推論：口］非平行的三個力作用于物體而平衡，則這三個力一定共點。按比例可平移為一個封

閉的矢量三角形

［2］幾個共點力作用于物體而平衡，其中任意幾個力的合力與剩余幾個力（一個力）的合力

一定等值反向

三力平衡：WR+K

摩擦力的公式：

（1）滑動摩擦力：f=pN

說明：a、4為接觸面間的彈力，可以大于G；也可以等于G,?也可以小于G

b、〃為滑動摩擦系數(shù)，只與接觸面材料?和粗糙程度有關(guān)，與接觸面積大小、接觸面相對

運動快慢以及正壓力N無關(guān).

（2）靜摩擦力：由物體的平衡條件或牛頓第二定律求解，與正壓力無關(guān).

大小范圍：0K/靜<￡（￡為最大靜摩擦力，與正壓力有關(guān)）

說明：a、摩擦力可以與運動方向相同，也可以與運動方向相反，還可以與運動方向成一定

夾角。

b、摩擦力可以作正功，也可以作負功，還可以不作功。

c、摩擦力的方向與物體間相對運動的方向或相對運動趨勢的方向相反。

d、靜止的物體可以受滑動摩擦力的作用，運動的物體可以受靜摩擦力的作用。

3.力的獨立作用和運動的獨立性

當物體受到幾個力的作用時，每個力各自獨立地使物體產(chǎn)生一個加速度，就象其它力不

存在一樣，這個性質(zhì)叫做力的獨立作用原理。

一個物體同時參與兩個或兩個以上的運動時，其中任何一個運動不因其它運動的存在而

受影響，物體所做的合運動等于這些相互獨立的分運動的疊加。

根據(jù)力的獨立作用原理和運動的獨立性原理，可以分解加速度，建立牛頓第二定律的分

量式，常常能解決一些較復雜的問題。

VI.幾種典型的運動模型：

1.勻變速直線運動：

兩個基本公式（規(guī)律）：乂=4+a￡S=vot^-ai及幾個重要推論：

2

（1）推論：片一/2=2數(shù)（勻加速直線運動：a為正值勻減速直線運動：a為正值）

（2）AB段中間時刻的即時速度：=及土乂=9（若為勻變速運動）等于這段的平均速

2t

度

勻速：Vt/2=Vs/2;勻加速或勻減速直線運動：Vl/2<Vs/2

(4)S就t秒=St-St-l=(v<,t+—at2)—[vo(t-1)+—a(t—1)2]=Vo+a(t——)

222

(5)初速為零的勻加速直線運動規(guī)律

①在Is末、2s末、3s末……ns末的速度比為1：2：3……n；

②在Is、2s、3s...ns內(nèi)的位移之比為l2：22：32....n2；

③在第Is內(nèi)、第2s內(nèi)、第3s內(nèi)……第ns內(nèi)的位移之比為1：3：5……(2n-l);

④從靜止開始通過連續(xù)相等位移所用時間之比為1：(V2-1)：6-電……

(-J~n--1)

⑤通過連續(xù)相等位移末速度比為1：V2：V3……金

(6)勻減速直線運動至停可等效認為反方向初速為零的勻加速直線運動.(先考慮減速至停的

時間).

實驗規(guī)律：

(7)通過打點計時器在紙帶上打點(或照像法記錄在底片上)來研究物體的運動規(guī)律：此方法

稱留跡法。

初速無論是否為零，只要是勻變速直線運動的質(zhì)點,就具有下面兩個很重要的特點：

在連續(xù)相鄰相等時間間隔內(nèi)的位移之差為一常數(shù)；As=aT?(判斷物體是否作勻變速運動的依

據(jù))。

中間時刻的瞬時速度等于這段時間的平均速度(運用V可快速求位移)

注意：⑴是判斷物體是否作勻變速直線運動的方法。As=aT2

⑵求的方法VN=建屋SvGSNv=v平=V°1V,=-=Sn+lISn

t2T◎平212T

222

⑶求a方法：①As=aT@SN+3SN=3aT③Sm—Sn=(m-n)aT

④畫出圖線根據(jù)各計數(shù)點的速度，圖線的斜率等于a；

識圖方法:一軸、二線、三斜率、四面積、五截距、六交點

探究勻變速直線運動實驗:

右圖為打點計時器打下的紙帶。選點跡清楚的一條，舍掉開始比較密集的點跡，從便于測量

的地方取一個開始點0,然后每5個點取一個計數(shù)點力、B、C、

〃…。(或相鄰兩計數(shù)點間”(ms】)/

0T2T3T4T5T6T力

有四個點未畫出）測出相鄰計數(shù)點間的距離$、及、S…（

利用打下的紙帶可以：

⑴求任一計數(shù)點對應的即時速度也如y=包土包（其中記數(shù)周期：7^=5XO.02s=0.Is）

,2T

⑵利用上圖中任意相鄰的兩段位移求a：如1〃=土三

T2

⑶利用“逐差法”求a：、=（$，+%+s6Hsi二2」23）

9/

⑷利用Lt圖象求全求出力、B、C、D、E、尸各點的即時速度，畫出如圖的廣￡圖線，圖線

的斜率就是加速度a。

注意：點a.打點計時器打的點還是人為選取的計數(shù)點

距離b.紙帶的記錄方式，相鄰記數(shù)間的距離還是各點是第二個記數(shù)點的跟離。

紙帶上選定的各點分別對應的米尺上的刻度值,

周期C.時間間隔與選計數(shù)點的方式有關(guān)

（50Hz,打點周期0.02s,常以打點的5個間隔作為一個記時單位）即區(qū)分打點囿

期和記數(shù)周期。

d.注意單位。一般為cm

例：試通過計算出的剎車距離s的表達式說明公路旁書寫“嚴禁超載、超速及酒后駕車”以及

“雨天路滑車輛減速行駛”的原理。

解：（1）、設在反應時間內(nèi)，汽車勻速行駛的位移大小為》；剎車后汽車做勻減速直

線運動的位移大小為三，加速度大小為。。由牛頓第二定律及運動學公式有：

S）=%，0.........-……?<1>-

a=FS....<2>

4m>

2

v0=2as2.................<3>

s=$i+$2.<4>

由以上四式可得出：+詔

S-vofoH---p..........工>>

2（一+〃g）

①超載（即〃7增大），車的慣性大，由＜5＞式，在其他物理量不變的情況下剎車距

離就會增長，遇緊急情況不能及時剎車、停車，危險性就會增加；

②同理超速（%增大）、酒后駕車（%變長）也會使剎車距離就越長，容易發(fā)生事故；

③雨天道路較滑，動摩擦因數(shù)〃將減小，由＜五＞式，在其他物理量不變的情況下剎車

距離就越長，汽車較難停下來。

因此為了提醒司機朋友在公路上行車安全，在公路旁設置“嚴禁超載、超速及酒后駕

車”以及“雨天路滑車輛減速行駛”的警示牌是非常有必要的。

思維方法篇

1.平均速度的求解及其方法應用

-Ac-V4-V

①用定義式：v=—普遍適用于各種運動；②1■只適用于加速度恒定的勻變速

At2

直線運動

2.巧選參考系求解運動學問題

3.追及和相遇或避免碰撞的問題的求解方法：

關(guān)鍵：在于掌握兩個物體的位置坐標及相對速度的特殊關(guān)系。

基本思路：分別對兩個物體研究，畫出運動過程示意圖，列出方程，找出時間、速度、位移

的關(guān)系。解出結(jié)果，必要時進行討論。

追及條件：追者和被追者v相等是能否追上、兩者間的距離有極值、能否避免碰撞的臨界條

件。

討論：

1.勻減速運動物體追勻速直線運動物體。

①兩者v相等時，被追永遠追不上，但此時兩者的距離有最小值

②若S晨Sio、V迫與被迫恰好追上，也是恰好避免碰撞的臨界條件。追被追

③若位移相等時，VQV被迫則還有一次被追上的機會，其間速度相等時，兩者距離有一個極大

值

2.初速為零勻加速直線運動物體追同向勻速直線運動物體

①兩者速度相等時有最大的間距②位移相等時即被追上

4.利用運動的對稱性解題

5.逆向思維法解題

6.應用運動學圖象解題

7.用比例法解題

8.巧用勻變速直線運動的推論解題

①某段時間內(nèi)的平均速度=這段時間中時刻的即時速度

②連續(xù)相等時間間隔內(nèi)的位移差為一個恒量

③位移=平均速度x時間

解題常規(guī)方法：公式法(包括數(shù)學推導)、圖象法、比例法、極值法、逆向轉(zhuǎn)變法

2.豎直上拋運動：(速度和時間的對稱)

分過程：上升過程勻減速直線運動,下落過程初速為0的勻加速直線運動.

全過程：是初速度為V。加速度為-g的勻減速直線運動。

V2

(1)上升最大高度:H二二」

2g

V

(2)上升的時間：t=

g

(3)上升、下落經(jīng)過同一位置時的加速度相同，而速度等值反向

(4)上升、下落經(jīng)過同一段位移的時間相等。

V

(5)從拋出到落回原位置的時間：t=2

g

(6)適用全過程S=Vot--gt2;匕=V-gt;V,2-V<,2=-2gS(S、V,的正、負號

2o

的理解)

3.勻速圓周運動

線速度：V=-=^^-=（DR=2^￡R角速度：（0=—=—=2^f追及問題：產(chǎn)coM+n2n

tTtT

向心加速度：a=二=Ct）2R=4彳R=4%'f2R

RT2

4%2

向心力：F=ma=m—=tnco2R=m——R=m4^2n2R

RT2

注意：(1)勻速圓周運動的物體的向心力就是物體所受的合外力，總是指向圓心.

(2)衛(wèi)星繞地球、行星繞太陽作勻速圓周運動的向心力由萬有引力提供。

(3)氫原子核外電子繞原子核作勻速圓周運動的向心力由原子核對核外電子的庫侖力提供。

4.平拋運動：勻速直線運動和初速度為零的勻加速直線運動的合運動

(1)運動特點：a、只受重力；b、初速度與重力垂直.盡管其速度大小和方向時刻在改變，

但其運動的加速度卻恒為重力加速度g,因而平拋運動是一個勻變速曲線運動。在任意相等時

間內(nèi)速度變化相等。

(2)平拋運動的處理方法：平拋運動可分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落

體運動。

水平方向和豎直方向的兩個分運動既具有獨立性，又具有等時性.

(3)平拋運動的規(guī)律：以物體的出發(fā)點為原點，沿水平和豎直方向建成立坐標。

-ax=0...①Ca,=0....④

Yv

水平方向Ivx=vo...②豎直方向ly產(chǎn)gt...⑤

2

x=vot...③y=^gt...⑥

tanQ=—=—Vy=VotgOVo=VyctgB

VxV。

V=《V；Vo=VcosO%=VsinP

在匕、小KX八3力匕個物理量中，如果已知其中任意兩個,可根據(jù)以上公式求出其它五

個物理量。

證明：做平拋運動的物體，任意時刻速度的反向延長線一定經(jīng)過此時沿拋出方向水平總位移

的中點。

證：平拋運動示意如圖

設初速度為V。，某時刻運動到A點，位置坐標為(x,y),所用時間為t.

此時速度與水平方向的夾角為夕，速度的反向延長線與水平軸的交點為X,

位移與水平方向夾角為。.依平拋規(guī)律有:

速度：Vx=Vo

Vy=gt

/~9o"

tanQ=9=*①

VxVox-x

1,

位移：Sx=Vts=-gt~

oy2

s=Js；+sjtana=—==--②

由①②得：tana=-tanZ?即^=~-。③

2x2（x-x）

1

所以：x=—x④

2

④式說明：做平拋運動的物體，任意時刻速度的反向延長線一定經(jīng)過此時沿拋出方向水總位

移的中點。

5.豎直平面內(nèi)的圓周運動

豎直平面內(nèi)的圓周運動是典型的變速圓周運動研究物體隨過最高點和最低點的情瓦并且經(jīng)

常出現(xiàn)臨界狀態(tài)。（圓周運動實例）

①火車轉(zhuǎn)彎

②汽車過拱橋、凹橋3

③飛機做俯沖運動時，飛行員對座位的壓力。

④物體在水平面內(nèi)的圓周運動（汽車在水平公路轉(zhuǎn)彎，水平轉(zhuǎn)盤上的物體，繩拴著的物體在

光滑水平面上繞繩的一端旋轉(zhuǎn)）和物體在豎直平面內(nèi)的圓周運動（翻滾過山車、水流星、雜

技節(jié)目中的飛車走壁等）。

⑤萬有引力一一衛(wèi)星的運動、庫侖力一一電子繞核旋轉(zhuǎn)、洛侖茲力一一帶電粒子在勻強磁場

中的偏轉(zhuǎn)、重力與彈力的合力一一錐擺、（關(guān)健要搞清楚向心力怎樣提供的）

（1）火車轉(zhuǎn)彎：設火車彎道處內(nèi)外軌高度差為h,內(nèi)外軌間距L,轉(zhuǎn)彎半徑R。由于外軌略高

于內(nèi)軌，使得火車所受重力和支持力的合力F會提供向心力。

由『“喀taEind嶗=〃端%二癡而（是內(nèi)外軌對火車都無摩擦力的臨界條

得“°=楞^（v0為轉(zhuǎn)彎時規(guī)定速度）

ffil

①當火車行駛速率V等于V。時，F(xiàn)e=F向，內(nèi)外軌道對輪緣都沒有側(cè)壓

力

②當火車行駛V大于Vo時，F(xiàn)WF向，外軌道對輪緣有側(cè)壓力，F(xiàn)合+N=

③當火車行駛速率V小于V。時，F(xiàn)QF向，內(nèi)軌道對輪緣有側(cè)壓力，—

即當火車轉(zhuǎn)彎時行駛速率不等于V。時，其向心力的變化可由內(nèi)外軌道對輪緣側(cè)壓力自行調(diào)節(jié)，

但調(diào)節(jié)程度不宜過大，以免損壞軌道。

（2）無支承的小球，在豎直平面內(nèi)作圓周運動過最高點情況：

①臨界條件：由mg+T=mv2/L知，小球速度越小，繩拉力或環(huán)壓”

力T越小，但T的最小值只能為零，此時小球以重力提供作向心/p\\

仔、'、，/）

力，恰能通過最高點。BPmg=m^-------d

結(jié)論：繩子和軌道對小球沒有力的作用（可理解為恰好通過或恰好通不過的速度），只有重

力提供作向心力，臨界速度V*屈

②能過最高點條件：V2V臨（當V3V臨時，繩、軌道對球分別產(chǎn)生拉力、壓力）

③不能過最高點條件：V〈V臨（實際上球還未到最高點就脫離了軌道）

2

最高點狀態(tài)：mg+Tpm^-（臨界條件X0,臨界速度V*刷，V2V瑞才能通過）

最低點狀態(tài)：T2-mg=m^i

高到低過程機械能守恒：；m嗑=；m吟+mg2L

T2-T產(chǎn)6mg（g可看為等效加速度）

半圓：mgR=1mv2T-mg=m=>T=3mg

（3）有支承的小球，在豎直平面作圓周運動過最高點情況：

①臨界條件：桿和環(huán)對小球有支持力的作用（由mg-N=m—^）當V=0時，N=mg（可理解

R

為小球恰好轉(zhuǎn)過或恰好轉(zhuǎn)不過最高點）

②當0<y<歷時，支持力N向上且隨丫增大而減小，且mg>N>0

③當v=歷時，N=0（?\

④當v>歷時,N向下（即拉力）隨u增大而增大，方向指向圓心。

當小球運動到最高點時，速度歷時，受到桿的作用力N（支持）

但N</wg,（力的大小用有向線段長短表示）

當小球運動到最高點時，速度v=闞時，桿對小球無作用力N=0

當小球運動到最高點時，速度嫻時，小球受到桿的拉力N作用

恰好過最高點時，此時從高到低過程mg2R=^/nv2低點：T-mg=mv2/R=>T=5mg

注意物理圓與幾何圓的最高點、最低點的區(qū)別（以上規(guī)律適用于物理圓，不過最高點，最低點，

g都應看成等效的）

2.解決勻速圓周運動問題的一般方法

（1）明確研究對象，必要時將它從轉(zhuǎn)動系統(tǒng)中隔離出來。

（2）找出物體圓周運動的軌道平面，從中找出圓心和半徑。

（3）分析物體受力情況，千萬別臆想出一個向心力來。

（4）建立直角坐標系（以指向圓心方向為x軸正方向）將力正交分解。

⑸建立方程組杵（沫而

弗=0

3.離心運動

在向心力公式Fn=m-/R中，3是物體所受合外力所能提供的向心力，mv2/R是物體作圓周運

動所需要的向心力。當提供的向心力等于所需要的向心力時，物體將作圓周運動；若提供的

向心力消失或小于所需要的向心力時，物體將做逐漸遠離圓心的運動，即離心運動。其中提

供的向心力消失時，物體將沿切線飛去，離圓心越來越遠；提供的向心力小于所需要的向心

力時，物體不會沿切線飛去，但沿切線和圓周之間的某條曲線運動，逐漸遠離圓心。

牛頓第二定律：尸合二ma（是矢量式）或者ZF"maxZF,，=nay

理解：⑴矢量性⑵瞬時性（3）獨立性⑷同體性（5）同系性⑹同單位制

?力和運動的關(guān)系

①物體受合外力為零時，物體處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)；

②物體所受合外力不為零時，產(chǎn)生加速度，物體做變速運動.

③若合外力恒定，則加速度大小、方向都保持不變，物體做勻變速運動，勻變速運動的軌跡

可以是直線，也可以是曲線.

④物體所受恒力與速度方向處于同一直線時，物體做勻變速直線運動.

⑤根據(jù)力與速度同向或反向，可以進一步判定物休是做勻加速直線運動或勻減速直線運動；

⑥若物體所受恒力與速度方向成角度，物體做勻變速曲線運動.

⑦物體受到一個大小不變,方向始終與速度方向垂直的外力作用時,物體做勻速圓周運動.此

時，外力僅改變速度的方向，不改變速度的大小.

⑧物體受到一個與位移方向相反的周期性外力作用時，物體做機械振動.

表1給出了幾種典型的運動形式的力學和運動學特征.

表1幾種典型的運動形式的力學和運動學特征

力的特征運動學特征

運動形式典型運動

合力FF與勾的夾集加速度速度

為零為零保持不變平衡狀態(tài)靜止或勻速直線運動

0°恒定方向不變，增加勻加速直線運動

勻速直線運動

恒180°恒定方向不變，減少勻減速直線運動

力90°恒定方向改變，增加平拋運動

勻變速曲線運動

任意恒定大小，方向都變斜拋運動

大小不變，方大小不變，大小不變，

變速曲竭運動勻速圓周運動

變向與V垂直方向改變方向改變

力F=kx,變速直線運動彈簧振子

周期性變化周期性變化

X為位移變速曲線運動單擺

規(guī)律.

6.萬有引力及應用：與牛二及運動學公式

1思路和方法:①衛(wèi)星或天體的運動看成勻速圓周運動，②F產(chǎn)F%:類似原子模型)

2公式：G^^-=man,又a1J=s)=(半)?r,貝(J,(o=>T=

3求中心天體的質(zhì)量M和密度P

Mm.27t_2THXH4兀2r3

由GP--=m(-)-r可得-M=——

r*23TGT2

P=1—=鋰=當r=R,即近地衛(wèi)星繞中心天體運行時，P==M

2

一4兀qNGRTGT

3